巷道跨越施工技术研究及应用

韩红亚 付海鹏 李明乐

(永煤公司城郊煤矿,河南永城 476600)

巷道跨越施工技术研究及应用

韩红亚 付海鹏 李明乐

(永煤公司城郊煤矿,河南永城 476600)

针对南翼爆炸材料库回风巷巷道底板与南翼轨道运输石门顶板最小层间距为4.136m,为确保巷道施工安全可靠,需要提前对被跨越的南翼轨道运输石门对应区段进行加固,经过加固方式的理论分析及现场施工,保证了被跨越巷道的安全使用及南翼爆炸材料库回风巷施工的连续性。

跨越 组合拱理论 悬吊理论 锚网+锚索梁

南翼爆炸材料库回风巷为南翼爆炸材料库的一部分，位于城郊煤矿南翼充填硐室2#通路内，沿219°方位角开口施工，与南翼爆炸材料库回风侧通道贯通(未掘)，巷道南侧为南翼胶带运输石门(已掘)，北侧为南翼轨道运输石门(已掘)，并从南翼轨道运输石门上方穿越。该巷道担负着南翼爆炸材料库的回风任务，巷道的性质为开拓巷道。

南翼爆炸材料库回风巷从南翼轨道运输石门上方跨越通过时，最小层间距为4.136m(通尺42m位置)。从地质柱状图获知，岩柱为细粒砂岩，顶部有1.311m厚的砂质泥岩。

为确保施工安全可靠，需要提前对南翼轨道运输石门巷道跨越区段进行加固。

1 工作面概况

南翼爆炸材料库回风巷沿三煤组上部细粒砂岩掘进，细粒砂岩呈灰色，主要成份为石英，长石及岩屑，含少量泥质团块。下距三6煤层约22.5m。该巷道总工程量设计为128.993m，其中南翼爆炸材料库回风巷为122.993m，信号房工程量为6m。该巷道首先按+3‰施工14.369m，再沿267°方位角按+3‰施工8.533m，后按20°上山施工23.32m(斜距)，斜巷变平后施工29.353m，再按20°下山施工20.571m(斜距)，然后按照-7‰施工15.564m，最后沿219°方位角按-7‰直至将南翼爆炸材料库回风巷施工完毕。

2 施工方法及支护要求

2.1 施工方法

当南翼爆炸材料库回风巷掘进至距竖直向上与南翼轨道运输石门相交处15m前时，在南翼轨道运输石门跨越区段进行二次锚网并打注锚索梁及单锚索支护，具体施工方法如下：

(1)在南翼轨道运输石门跨越区段二次锚网支护，网片规格为2000×1000mm，锚杆采用Φ20×2200mm高强锚杆，锚杆间排距为500×800mm。托盘采用150×150×8mm铁托盘。

(2)锚网结束后，在南翼轨道运输石门跨越处正顶及肩窝打注锚索梁，一梁两索，锚索梁长度为6100mm，锚索间距为5900mm，排距为500mm(共11根锚索梁)，采用Φ21.6×10000mm锚索。

(3)在锚索梁两侧3000mm巷道正顶及两肩，分别打注2排单锚索加强支护，单锚索间排距为1500mm，采用Φ21.6×10000mm锚索。锚索铁托盘规格为250×250×20mm。

2.2 锚网支护

使用锚杆钻机施工锚杆钻孔，锚杆孔深度控制在2130～2150mm之间，角度大于75°。将孔内积水及岩粉吹干净，然后进行铺网，先后把1支MSK2335型和1支MSZ2335型树脂锚固剂轻轻送入孔底，再将高强锚杆推入锚杆孔，然后在锚杆机上上好高强锚杆套头，用锚杆机将高强锚杆顶入，当高强锚杆剩余600～800mm时，旋转锚杆机30s，待过至少2min树脂锚固剂凝固后上紧，使铁托板把钢筋网紧贴岩面，然后照此法将其余锚杆安装好。1h后，再将锚杆螺母用扭力扳手紧固一遍，使扭矩达到200N·m。

2.3 锚索施工

打注锚索选用锚索专用钎子，采取套孔打注。锚索孔深度不低于9.5m且角度大于75°，深入硬岩不少于1.5m，打够设计深度后，用压风和水将孔冲洗干净。先后把2支MSK2335型和2支MSZ2335型树脂锚固剂轻轻送入孔底，用钢绞线轻轻送入孔底，再采用锚索专用套筒连接好钢绞线，边推边搅拌，待到孔底时钻机不回落，停止转动，待2min后再回落钻机。树脂锚固剂固化后，1～1.5h后，再装托盘、索具，使用MQ22-280/40型锚索张拉机具，压力表指示数据达到35MPa时即为合格。停止张拉，使锚索托盘贴紧岩面。最后将锚索露头截到合适的长度，截锚索用专用锚索截具，保证锚索露头截割平齐，锚索外露长度为50～100mm。

3 支护机理

3.1 组合拱(压缩拱)理论

跨越处采用锚网支护支护机理为锚杆的组合拱理论，研究表明，在弹性体上安装具有预应力的锚杆，能形成以锚头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。因此，如果将锚杆(有无预应力都可)沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，当围岩产生变形时，锚杆就会对围岩产生压应力作用，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠连接起来，便在围岩中形成一个均匀的连续压缩带。它不仅能保持自身稳定，而且能承受地压、阻止围岩松动变形。在该加固方案中考虑到岩石碎块会对南翼轨道运输石门的日常安全使用带来一定的影响，故用钢筋网配合锚杆进行加固即“锚网支护”。

3.2 悬吊理论

跨越处采用锚索及锚索梁支护，支护机理为悬吊理论，悬吊理论直观地揭示了锚索的悬吊作用，悬吊理论认为将巷道顶板较软弱的岩层悬吊在稳定岩层上，以避免较软弱岩层的破坏、失稳和塌落，支护采用的锚索所受拉力来自被悬吊的岩层重量。

总之该加固方案采用的两种支护机理不是孤立的，而是相互结合。采用锚杆在浅范围围岩的悬吊同时形成压缩拱，然后采用锚索在深范围岩层内形成压缩拱的同时，配合29U型钢锚索梁把浅范围岩层悬吊在深范围的基岩上。

4 结语

城郊煤矿南翼爆炸材料库回风巷跨越南翼轨道运输石门的加固施工，取得了较好的经济技术效益，并且经过使用表明“，锚网+锚索梁”联合支护效果好。这种支护方式是一种行之有效的方法，既安全、简便、易于操作，消除了安全隐患，降低施工成本;解决了永久支护的强度问题。自加固以来未曾出现顶板开裂以及影响两巷道安全使用的现象。因此是一种技术先进、经济合理、安全可靠的支护方式。